With the main aim of providing the physics basis for ITER and steady state tokamak reactors, JT-60U has been optimizing operational concepts and extending discharge regimes towards simultaneous sustainment of high confinement, high βN, high bootstrap fraction, full non-inductive current drive, and efficient heat and particle exhaust utilizing a variety of heating, current drive, torque input and particle control capabilities. In the two advanced operation regimes (reversed magnetic shear (RS mode) and weak magnetic shear (high βp mode)), ELMy H mode discharges characterized by both internal and edge transport barriers and by high bootstrap current fraction fBS have been sustained near the steady state current profile solutions under full non-inductive current drive with appropriate driven current profiles (high βp: HHy2 ≈ 1.4 and βN ≈ 2.5 with negative ion based neutral beams (N-NBs); RS: HHy2 ≈ 2.2 and βN ≈ 2with fBS ≈ 80%). Multiple pellet injection has extended the density region with high confinement. These operational modes have been extended to the reactor relevant regime with small values of collisionality and normalized gyroradius, and Te∼Ti. In the RS regime, QDTeq = 0.5 has been sustained for 0.8 s. Stability has been improved in the high βp mode regime by suppression of the neoclassical tearing mode with local ECCD and in the RS mode regime by wall stabilization. The internal transport barrier structure has been controlled by toroidal rotation profile modification, and transport studies have revealed a semiglobal dynamics of the internal transport barrier structure. Simultaneous pumping at the inner and the outer divertor leg has enhanced He exhaust by ∼40%. Argon puff experiments have improved confinement at high density with detached divertor owing to high pedestal temperature Tiped. In H modes, the core confinement degraded with decreasing Tiped, suggesting stiff core profiles. An operational region of grassy ELMs with small divertor heat load has been established at high triangularity, high q95 and high βp. A record value of the neutral beam current drive efficiency of 1.55 × 1019A m-2 W-1 has been demonstrated using N-NB. Abrupt large amplitude events causing a drop in neutron emission have been discovered with frequency inside the TAE gap. Disruption studies have clarified that runaway current is terminated by MHD fluctuations when the surface q decreases to 2-3.
ITERおよび定常状態トカマク炉のための物理基盤を提供することを主目的として、JT-60Uは、多様な加熱、電流駆動、トルク入力、粒子制御能力を利用して、高閉じ込め、高βN、高ブートストラップ電流分率、完全非誘導電流駆動、および効率的な熱・粒子排気の同時維持に向けて、運転概念の最適化と放電領域の拡大を進めてきた。2つの先進運転領域（反転磁気シア（RSモード）および弱磁気シア（高βpモード））において、内部および周辺輸送障壁の両方と高ブートストラップ電流分率fBSによって特徴づけられるELMy Hモード放電が、適切な駆動電流分布を持つ完全非誘導電流駆動の下で、定常状態電流分布解の近傍に維持された（高βp：HHy2 ≈ 1.4、βN ≈ 2.5（負イオン源中性粒子ビーム（N-NB）使用）；RS：HHy2 ≈ 2.2、βN ≈ 2、fBS ≈ 80%）。多連ペレット入射により、高閉じ込めを伴う密度領域が拡大された。これらの運転モードは、小さな衝突度および規格化ジャイロ半径を持ち、Te∼Tiである炉心関連領域にまで拡張された。RS領域では、QDTeq = 0.5が0.8 s維持された。高βpモード領域では局所ECCDによる新古典テアリングモードの抑制により、RSモード領域では壁安定化により、安定性が改善された。内部輸送障壁構造はトロイダル回転分布の変更によって制御され、輸送研究により内部輸送障壁構造の半グローバルな動力学が明らかにされた。内側および外側ダイバータ脚部での同時排気により、He排気が∼40%向上した。アルゴンガス噴射実験により、高密度かつデタッチダイバータ状態において、高いペデスタル温度Tipedによって閉じ込めが改善された。Hモードでは、Tipedの低下に伴ってコア閉じ込めが劣化し、スティフなコア分布が示唆された。高三角度、高q95、高βpにおいて、ダイバータ熱負荷が小さいグラッシーELMの運転領域が確立された。N-NBを用いて、中性粒子ビーム電流駆動効率の記録値 1.55 × 10^19 A m^-2 W^-1 が実証された。中性子放出の低下を引き起こす急激な大振幅事象が、TAEギャップ内の周波数で発見された。ディスラプション研究により、表面qが2-3に減少すると、逃走電流がMHD揺動によって終了することが明らかにされた。